برج خنک کننده
برج خنک کننده و اجزا و تعمیر و نگهداریبرج خنک کننده
برج خنک کننده و اجزا و تعمیر و نگهداریکولینگ تاور
لوور برج خنک کننده
اجزاء تشکیل دهنده صفحات لوور:
- دستک لوور،
- نگهدارنده دستک لوور
- صفحات لوور
لوور برج خنک کننده
- عمر طولانی و مقاومت بالا
- نیاز به نگهداری خاص ندارند
- زیبایی ظاهری
- نصب آسان
- باعث کاهش پاشیدگی آب می شوند
- جلوگیری از ورود پسماندها به برج خنک کننده
- جلوگیری از نفوذ آب
- کاهش فشار پایین
نکته: آب بندی مهمترین امر در حفظ و نگهداری صفحات لوور برج خنک کننده می باشدو باید مطمئن شد که آب به زیرصفحات لوور نشت نمی کند زیرا باعث پوسیدگی دستک لوور و در نهایت ایجاد رسوب و حتی جلبک در این صفحات می شود.
برج خنک کننده cooling tower
انواع برج خنک کننده :
برج خنک کن‌ها را با توجه به موارد زیر می‌توان دسته‌بندی کرد. البته باید توجه داشت که یک برج خنک کن می‌تواند ترکیبی از هر کدام از دسته‌های زیر باشد :
۱ – انواع برج خنک کننده بر اساس شکل و جنس :
– برج خنک کننده فایبر گلاس طرح مکعبی
– برج خنک کننده مارلی (ذوذنقه ای)
– برج خنک کننده مارلی (مکعبی)
– برج خنک کننده مارلی (مدور)
– برج خنک کننده مدل سانتریفیوژ
– برج خنک کننده کانتر فلو فلزی
– برج خنک کننده گِرد
این دسته بندی صرفاً برای نشان دادن وضعیت عملکرد برج خنک کن‌ها در حالات زیر می‌باشد :
۲ – انواع برج خنک کننده بر اساس نیروی محرک جریان هوا:
برج خنک کن‌ها از نظر اینکه نیروی جریان دهنده هوا طبیعی یا مکانیکی باشد به دو دسته تقسیم میشوند :
برج خنک کن فن دار (مکانیکی) :
در برجهای فن دار یک یا چند فن وظیفه به جریان درآوردن هوا را در داخل برج خنک کن دارند. در این نوع تا وقتی که فن روشن است جریان هوا بین محیط داخل برج و بیرون برقرار است همچنین نسبت به برجهای بدون فن فضای کمتری را اشغال میکنند. ولی مهمترین عیب این نوع صدا و لرزشی است که فن یا فن‌ها ایجاد میکنند.
برج خنک کن بدون فن (طبیعی) :
در برجهای بدون فن ,جریان هوا بصورت طبیعی ما بین برج و محیط بیرون جابجا میشود. از جمله مزایا این دسته می‌توان به مصرف کمترانرژی الکتریکی، صدای کم، قطعات متحرک کمتر و عدم پاشیدن آب به فضای اطراف و از معایب آن می‌توان به راندمان پایین‌تر و هزینه بیشتر جهت ساخت آن، اشاره کرد.
۲ – انواع برج خنک کننده بر اساس مکانیسم انتقال حرارت:
برج خنک کن مرطوب (تبخیری) :
در برج خنک کن‌های مرطوب (Wet-Cooling Tower) آب گرم از بالای برج با عبور از پکینگ‌ها و برخورد با جریان هوای تازه که از محیط بیرون توسط فن یا بصورت طبیعی وارد برج میشود ضمن تبادل حرارتی و خنک شدن در پایین برج ته نشین میشود. مهمترین عیب این سیستم پاشیدن ذرات آب به اطراف و همچنین تبخیر بیش از حد آب می‌باشد.
برج خنک کن خشک :
در مناطقی که بعلت عدم وجود آب کافی باید از اتلاف آب و تبخیر بیشتر جلوگیری نمود از برج خنک کن‌های خشک هِلِر (Dry-Cooling Tower) استفاده میشود.در این نوع، آب گرم بجای عبور از پکینگ‌ها از لوله‌های پره دار که با هوای سرد در تماس می‌باشند عبور کرده و خنک می‌گردد.از معایب این سیستم کاهش راندمان با افزایش دمای محیط اطراف می‌باشد.
برج خنک کن خشک-مرطوب :
این نوع، ترکیبی از برج خنک کن‌های خشک و مرطوب بوده و برای کاهش عوارض و معایب دو سیستم فوق بکار می‌رود. برج خنک کن‌های خشک-مرطوب(Dry-Wet Cooling Tower) دارای دو مسیر هوا بصورت موازی و دو مسیر آب بصورت سری می‌باشند.
آب گرم ابتدا وارد لوله‌های پره دار و سپس وارد پکینگ‌ها میشود و در طول این مسیر با هوای سرد تبادل حرارتی داشته و آب سرد در پایین برج جمع می شود.
۳ – انواع برج خنک کننده بر اساس نحوه برخورد جریان‌های آب و هوا
برج خنک کن‌ها بر مبنای جهت برخورد جریان‌های آب گرم با هوای سرد به دو دسته تقسیم میشوند.
برج خنک کن با جریان هوای متقاطع :
دراین حالت هوایی که از محیط بیرون وارد برج میشود به شکل متقاطع با جریان آب برخورد میکند .
(مطابق شکل)
برج خنک کن با جریان هوای مخالف :
در این حالت جریان هوا به شکل مخالف با جریان آب برخورد میکند.
(مطابق شکل)
نحوه برخورد هوا با آب در یک برج خنک کن با جریان مخالف
۴ – انواع برج خنک کن بر اساس مدارگردشی آب :
برج خنک کننده مدار بازیا مطبوع :
در واقع همان برج های معمول سیستم های تهویه مطبوع می باشد که سیال ناقل حرارت پس از ورود به برج و پاشش روی پکینگ ها (که باعث افزایش سطح تماس با جریان هوای درون برج می شوند ) خنک گردیده و پس از جمع شدن آب در تشتک پایین برج ، مجدداً توسط پمپ به سیکل تبادل حرارت در سیستم تهویه مطبوع باز می شود.
جنس بدنه (گالوانیزه- فایبر گلاس –بتنی)
نحوه مکش جریان هوا (طبیعی –اجباری)
نحوه برخورد جریان هوا و آب (جریان متقاطع و جریان مخالف)
سیستم توزیع آب (نازل- تشتک-بازوهای آبگردان )
شکل ظاهری (باتل – مکعبی)
نوع عملکرد ( برج های خنک کننده مدار باز و مدار بسته )
برج خنک کننده مدار بسته :
در اینگونه برج ها پاشش آب روی پکینگ ها همراه با جریان هوای درون برج باعث خنک شدن آب در گردش برج شده که این آب در تماس با کویل حاوی سیال ناقل حرارت ، باعث کاهش دمای آب یا روغن ( یا هر سیال دیگر ) جاری در کویل مدار بسته این برجها می گردد.
( قیمت برج خنک کننده مدار بسته به دلیل دارا بورن تجهیزاتی مانند کویل های تبادل حرارت ، پمپ و … خیلی گرانتر از برج خنک کننده مدار باز می باشد).
در انتخاب و سفارش برج خنک کننده مدار باز موارد ذیل باید مشخص باشند :
نوع برج خنک کننده (باتل- مکعبی)
جنس بدنه برج خنک کننده (گالوانیزه – فایبر گلاس)
دبی آب در گردش کندانسور یا برج خنک کننده (به ازای هر تن تبرید د رچیلر تراکمی ۳GPM و به ازای هر تن تبرید و در چیلرهای جذبی حداقل GPM 4)
دمای هوای خشک و مرطوب محیط نصب برج خنک کننده
اختلاف درجه حرارت آب ورودی و خروجی برج خنک کننده
اختلاف دمای آب خروجی از برج خنک کننده و دمای مرطوب هوای محیط (Opprooch range) (جهت مصارف صنعتی )
ظرفیت برج خنک کننده متناسب با ظرفیت چیلر مورد نظر بر حسب TR (تن تبرید)
۵ – انواع برج خنک کننده بر اساس روش ساخت :
برجهای قابل مونتاژ در محل پروژه: تاسیساتی مثل نیروگاه‌ها، پلانت‌های پروسس فولاد، پالایش‌گاه‌های نفتی یا پلانت‌های پتروشیمی، معمولا از برج خنک کننده ساخته شده در محل استفاده میکنند زیرا دارای ظرفیت بالاتری برای دفع حرارت هستند.
برجهای نصب شده در محل بیشتر مواقع دارای سایز بزرگ‌تری در مقایسه با برج خنک کننده پکیجی هستند. برج خنک کننده مارلی نیز در این واحدهای صنعتی مورد استفاده قرار می گیرد.
برجهای مونتاژشده در کارخانه: این نوع از برج خنک کننده در کارخانه مونتاژ میشوند و می‌توانند به دلیل این که جمع و جور هستند، بر روی کامیون حمل شوند.
به این دلیل ظرفیت برجهای نوع پکیجی محدود است و معمولا در سیستم‌های دارای دفع حرارت محدود همانند پلانت‌های پروسس غذا، پلانت‌های کاغذ، بعضی از پلانت‌های پروسس شیمیایی یا ساختمان‌هایی همانند بیمارستان‌ها، هتل‌ها، بازارها، کارخانه‌های اتومبیل و مانند آن به کار می‌روند.
به دلیل کاربرد زیاد در نزدیکی مناطق مسکونی، کنترل سطح صوت در برج خنک کننده پکیجی مهم‌تر است.
برج خنک کننده
برج خنک کننده
برج خنک کننده ( به انگلیسی Cooling tower ) : وسیله‌ای برای دفع حرارت زاید آب مورد استفاده در چگالنده به جو از طریق تبادل حرارتی با هوا است. برجهای خنک کن معمولاً با تبخیر آب، حرارت ایجاد شده در یک واحد شیمیایی را دفع کرده و سیل سرویس را تا دمای حباب مرطوب هوا پایین می‌آورند؛
البته باید در نظر داشت در برخی از
برجهای خنک کن با چرخه بسته که به برج خنک‌کن خشک مشهور هستند، کاهش دمای
سیال سرویس صرفاً تا دمایی نزدیک به دمای حباب خشک هوا امکان‌پذیر است.
کاربرد برج های خنک کن ( برج خنک کننده ) به قرن نوزدهم و اختراع چگالنده برای استفاده در موتور بخار برمی‌گردد.
ماشیهای صنعتی در حین انجام کار دما و
حرارت بسیار زیادی تولید میکنند و برای اینکه بتوانند به فعالیت خود ادامه
دهند لازم است تا این دمای ایجاد شده را کاهش دهند و اصولا این کاهش دما به
وسیله برجهای خنک کننده انجام می گیرد.
به زبان ساده‌تر، برج خنک کننده
سیستمی است که از آن برای خنک سازی آبی در فرآیندهای سردسازی سیستم‌های
تهویه مطبوع، فرآیندهای صنعتی، پالایشگاه‌ها، نیروگاه‌ها و صنایع مختلف
استفاده می‌گردد.
از برج خنک کننده در
سیستم خنک‌کاری واحدهای پالایشگاهی،پتروشیمی و سایر واحدهای شیمیایی مشابه،
نیروگاههای حرارتی و سیستم‌های اچ وی ای سی برای تهویه مطبوع ساختمان
استفاده میشود. دسته‌بندی برجهای خنک‌کن بر اساس نوع تماس هوا با آب صورت
می‌گیرد؛
متداول‌ترین گونه‌های برج خنک‌کن بر اساس مکانیزم‌های جابه‌جایی طبیعی و جابه‌جایی اجباری تقسیم‌بندی میشوند.
برج خنک کننده بر اساس
طریقه انتقال حرارت به وسیله انتقال جرم و با ایجاد سطوح مناسب و کافی
تبادل حرارت بین جریان آب ورودی به برج خنک کننده و هوای در جریان در درون
برج خنک کننده از یک طرف و همچنین کاهش سرعت جریان آب با ریزش آب روی پکینگ
ها یا المانهای واسط (مانند تخته ها ) از طرف دیگر سبب کاهش دمای آب در
گردش سیستم می گرد .
از نظر ابعاد و اندازه، برجهای خنک‌کن در
مدل‌های کوچک پشت بامی برای ساختمان‌های مسکونی تا سازه‌هایی غول‌پیکر و
هذلولی شکل که ارتفاع‌شان در حدود دویست متر و قطرشان در حدود یک‌صد متر
می‌رسد، وجود دارند.
همچنین نوعی از برجهای خنک‌کن با شکل مستطیلی با ارتفاع تقریبی چهل متر و طول هشتاد متر نیز وجود دارد. در اکثر موارد از برجهای خنک‌کن هذلولی شکل در نیروگاههای هسته ای استفاده میشود؛ هرچند که در بعضی از واحدهای شیمیایی بزرگ و سایر واحدهای صنعتی نیز از آنها استفاده میشود.
در مقابل این برجهای خنک‌کن عظیم‌الجثه که در صنایع خاصی به کار گرفته میشوند، اکثریت قریب به اتفاق برجهای خنک کننده, تجهیزات کوچک هستند که در کنار واحدهای مختلف صنعتی یا مسکونی برای تهویه هوا به کار می‌رود.
برج های خنک کننده سیستم توزیع و پخش آبگرم دارند که آب را به شکل یکنواخت روی شبکه مشبک نزدیک به هم می پاشد.
این شبکه ها آکنه یا پر کننده نام دارند. آکنه ها آب سرازیر شده از بالای برج را با هوایی که از میان آن حرکت می کند کاملا مخلوط کرده به طوری که آب به صورت یک قطره از یک آکنه به سطح آکنه دیگر به وسیله نیروی ثقل خود میریزد.
هرچند در این برج ها مقداری انتقال حرارت محسوس از آب به هوا وجود دارد اما تقریبا اثر خنک کنندگی تماما از تبخیر قسمتی از آب اسپری شونده در برج حاصل میشود. بخار حاصل از فرایند تبخیر در برج به وسیله جریان هوایی که یک دمنده ایجاد میکند از برج خنک کن خارج می شود.
با توجه به این که دما و رطوبت هوا از
برج افزایش می یابد بدیهی است که میزان تاثیر برج حنک کن تا حد زیادی به
درجه حرارت مرطوب هوای ورودی بستگی دارد و با کاهش آن افزایش می یابد.
در انتخاب ظرفیت تمامی انواع برج های خنک کننده همیشه این مسئله را مد نظر داشته باشید که حداکثر اختلاف دمای آب ورودی و خروجی از برج خنک کننده کمتر از اختلاف دمای آب ورودی و دمای مرطوب هوا ( Wet Bulb Temperature) در محیط مورد نظر می باشد .
یعنی همیشه حداقلِ دمای آب خروجی از برج خنک کننده بیشتر از دمای هوای مرطوب محل نصب برج خنک کننده می باشد. وهمچنین، هرچقدر رطوبت نسبی هوای محل نصب برج خنک کننده کمتر باشد، دمای هوای مرطوب محل کمتر و در نتیجه خنک تر کردن آب خروجی از برج، امکان پذیر خواهد بود.
اجزای برج خنک کننده :
۱ – فن یا پنکه : فن ها کار مهم خنک سازی را انجام میدهند و در دو نوع فن محوری و سانتریفیوژ هستند.
۲ – پکینگ ها : جهت ایجاد افزایش تبادل حرارتی بین جریان آب و هوا در داخل برج خنک کننده از پکینگ‌ها استفاده میشود.
المانهای انتقال حرارت یا پکینگ (Packing) جایی است که آب توزیع شده توسط کلگی و بازوهای توزیع آب (Sprinkler Arms) و هوای مکیده شده از هواکش ها (Louver) که در تقاطع با یکدیگر موجب انتقال حرارت شده و مقداری از آب تبخیر می شود.
افزایش میزان تبخیر باعث افزایش ظرفیت برج خنک کننده می شود. این المانها سبب می شوند که آب در یک لایه نازک با حداکثر سطح جریان داشته باشد که این امر به افزایش میزان انتقال حرارت کمک می کند . در صورتی که جریان آب به صورت مناسب عمل کند استفاده از آب نرم در Makeup Water این المانها برای مدت ۱۰ تا ۱۵ سال ماندگاری دارند .
همه پیچ و مهره ها و واشرهای استفاده در برج از جنس گالوانیزه گرم و یا از استنلس استیل و سایر تکیه گاههای فلزی دستگاهها از جنس آهن گالوانیزه گرم و یا از استنلس استیل با ضخامت ۸۳ میکرون ساخته می شود. پکینگ‌ها به صورت شبکه‌ای بوده و در دو نوع غشایی(Film Packing) و اسپلاش (Splash Packing) در برج خنک کن‌ها استفاده میشوند.
۳ – حوضچه آب یرد یا باسین : در قسمت زیرین برج خنک کن قرار دارد که آب عبوری از المانهای انتقال حرارت در آنجا جمع می شود و به وسیله فلانج ها و لوله های ارتباطی که به لوله کشی خارجی متصل است، آب خنک شده را به سیستم انتقال می دهد.
۴ – قطره گیرها : تیغه‌های قطره گیر برای جلوگیری از پخش ذرات آب و ممانعت از خروج آنها به محیط بیرون از برج خنک کن بکار می‌روند.
آب گرم ورودی به وسیله لوله هایی که از جنس PVC مرغوب و فشار قوی هستند به مرکز برج انتقال یافته و به وسیله قطعه آبگردان که از جنس ABS و با آلیاژهای آلومینیوم برنج و یا برتر ساخته شده، تقسیم می شود و از طریق بازوها که از جنس PVC هستند ، با زاویه مناسب بر روی سطح المانهای انتقال حرارت می ریزد و بعد از گذشتن از آنها و انجام فرآیند خنک کاری در حوضچه (Basin) جمع آوری می شوند .
المانهای قطره گیر وظیفه مهار کردن قطرات آب مکش شده توسط نیروی محرکه و بازگشت آن به چرخه خنک کاری را دارند .